虛擬現(xiàn)實技術(shù)混合式教學(xué)模式研究

曹小鳳 劉晉鋼 成璐

摘?要：信息技術(shù)的快速發(fā)展大力推動了教學(xué)模式的改革。針對學(xué)生自主學(xué)習(xí)性差、課上疑難問題無法及時解決的問題，文章在基于傳統(tǒng)教學(xué)的基礎(chǔ)上，對虛擬現(xiàn)實技術(shù)課程線上線下混合教學(xué)模式進行研究，通過課前督學(xué)、課堂重點難點講解、課后討論等方式，將以“教師講授為主”的傳統(tǒng)教學(xué)模式向以“學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主”的模式轉(zhuǎn)變，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，鍛煉獨立思考的能力，培養(yǎng)形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實；混合式教學(xué)；教學(xué)改革

1?概述

信息技術(shù)的發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及對傳統(tǒng)的教育模式產(chǎn)生了極大的影響，教學(xué)模式的改革勢在必行。混合式教學(xué)是結(jié)合了在線教學(xué)和傳統(tǒng)教學(xué)優(yōu)勢的一種“線上”+“線下”的教學(xué)［12］。兩種組織形式的有機結(jié)合將學(xué)習(xí)者由被動的學(xué)習(xí)向自主學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變，并進一步由淺入深地引向深度學(xué)習(xí)。

虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)是一種綜合計算機圖形學(xué)、圖像處理與模式識別、智能技術(shù)、傳感技術(shù)、語音處理與音響技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多門科學(xué)的現(xiàn)代仿真技術(shù)，可以極大地提高人機交互的功能，達到真實的視覺、聽覺、觸覺和嗅覺的體驗效果［3］。虛擬現(xiàn)實技術(shù)課程作為數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)的必修課程，要求學(xué)生具有較高的實踐操作能力，不僅要對前沿技術(shù)有所了解，還要能運用技術(shù)進行綜合性作品的實現(xiàn)。現(xiàn)在的虛擬現(xiàn)實技術(shù)已經(jīng)在影視娛樂、教育教學(xué)、結(jié)構(gòu)設(shè)計、醫(yī)療保健、軍事國安、航空航天等各個領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用［4］。面對這樣一門重要的專業(yè)課程，如何提升學(xué)生動手操作能力，讓學(xué)生積極有效地參與課堂學(xué)習(xí)中，從而學(xué)以致用，更好地培養(yǎng)所需的專業(yè)人才，因此亟須進行教學(xué)模式的改革。

2?混合式教學(xué)的內(nèi)涵

混合式教學(xué)是將傳統(tǒng)課堂、混合學(xué)習(xí)和翻轉(zhuǎn)課堂相結(jié)合的教學(xué)形式，通過教學(xué)活動來提升學(xué)生的協(xié)作和自主學(xué)習(xí)的能力［5］。2019年，中國教育報中指出：混合式教學(xué)，未來學(xué)校教學(xué)組織的新模式。在一次全國范圍的對教師“未來你心目中最理想的教學(xué)方式”調(diào)研中，混合式教學(xué)呼聲高于解決式教學(xué)、啟發(fā)式教學(xué)法、案例教學(xué)法、小組合作教學(xué)等方式，位居榜首。混合式教學(xué)模式有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力，教師在這種教學(xué)模式下也得到了很大的提高。混合式教學(xué)要求任課教師根據(jù)課程特點科學(xué)合理地組織設(shè)計，把線上和線下貫通起來，這種“因課施教”的組織設(shè)計是最費精力、最考驗教師的環(huán)節(jié)，也是這一新型教學(xué)模式的精髓所在［6］。

3?引入混合式教學(xué)的必要性

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)基本都是由老師講解理論或演示項目開發(fā)步驟，學(xué)生跟著操作，遇到學(xué)生提出的問題課上解決。這種情況下，一方面，經(jīng)常會導(dǎo)致課程進度偏慢，因為對于編程的問題會出現(xiàn)各種無法預(yù)料的情況；另一方面，教師在教學(xué)過程中的操作是不可重復(fù)的，而每位學(xué)生的接受程度又有差異，就會導(dǎo)致部分學(xué)生無法跟上進度，課下的復(fù)習(xí)也無從下手。這樣下來，只要存在跟不上進度的情況，后期的項目很難完整地完成，教學(xué)效果也不理想。利用前期大面積網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的實踐經(jīng)驗，重塑課程教學(xué)模式，合理構(gòu)建適應(yīng)課程的“混合式教學(xué)模式”勢在必行。

4?混合式教學(xué)在虛擬現(xiàn)實技術(shù)課程中的應(yīng)用

4.1?教學(xué)形式多樣化

本課程是面向計算機工程系的數(shù)字媒體技術(shù)大三學(xué)生，他們已經(jīng)學(xué)習(xí)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言，由于本課程是借助WebGL語言學(xué)習(xí)虛擬現(xiàn)實技術(shù)，如果沿用計算機語言學(xué)習(xí)中的先學(xué)基本語法，再寫程序的模式，因為只有48學(xué)時，勢必是無法掌握虛擬現(xiàn)實技術(shù)的。本課程代碼的比重大，如果單純學(xué)習(xí)語言的語法知識點，較為枯燥，利用48學(xué)時來掌握一門編程語言是不太可能的。因此，運用混合式教學(xué)模式將課程設(shè)計分成了課前、課中和課后三段式［7］。混合式教學(xué)組織模式如表1所示。

多樣化的教學(xué)手段和教學(xué)形式能夠融合不同學(xué)生學(xué)習(xí)和性格的差異，以前在課堂很少發(fā)言、性格內(nèi)向的學(xué)生在這種信息化的平臺也能暢所欲言、大膽地表達自己的觀點。

4.2?教學(xué)資源網(wǎng)絡(luò)化

構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源能夠有效提升教學(xué)深度和學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，同時，自主學(xué)習(xí)和拓展學(xué)習(xí)的時間和地點也更加靈活，這種在線教學(xué)資源和教學(xué)過程的構(gòu)建也為學(xué)生的課下知識的鞏固起到一定的指導(dǎo)作用。本課程構(gòu)建的線上資源主要包括：

（1）課程視頻：這部分主要包含教師講授的基礎(chǔ)知識，通過這部分資源的利用，學(xué)生可以對課程的內(nèi)容有系統(tǒng)化的了解，其中不僅包含了理論知識的講解，還有實踐操作的內(nèi)容，學(xué)生可以根據(jù)自身情況來觀看視頻學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)時間和次數(shù)因人而異。圖1展示了某時間段該課程的學(xué)習(xí)情況，從學(xué)習(xí)情況可以了解近段時間學(xué)生對課程內(nèi)容的興趣度，從中發(fā)現(xiàn)學(xué)生感興趣的部分，為后期的教學(xué)工作提供指導(dǎo)。

（2）實驗操作演示：這部分是根據(jù)所學(xué)理論知識來進行實現(xiàn)的過程，里面包含了實現(xiàn)的案例，學(xué)生通過觀看相關(guān)案例，可以進行并實現(xiàn)自己的設(shè)計。每個實驗通過不同案例的構(gòu)建激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識，運用所學(xué)知識進行創(chuàng)意化設(shè)計。圖2、3、4分別展示了實驗一的不同案例效果。

4.3?考核形式個性化

虛擬現(xiàn)實技術(shù)是計算機工程系數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)大三學(xué)生第二學(xué)期開設(shè)的專業(yè)必修課，課程具有非常強的實踐性，根據(jù)專業(yè)特點及人才培養(yǎng)方案構(gòu)建了多元化的考核辦法，更加注重課程的過程性考核，使考核結(jié)果更具客觀性、可靠性和全面性。本課程的考核成績由平時成績（60%）和實驗成績（40%）構(gòu)成，平時成績以考勤（10%）+課堂項目完成情況（20%）+課后作業(yè)（10%）+項目大作業(yè)（20%）構(gòu)成，其中項目大作業(yè)考核則采用作品答辯的形式，分組完成大作業(yè)作品，根據(jù)組內(nèi)分工的不同，對虛擬現(xiàn)實技術(shù)基礎(chǔ)知識、編程能力、設(shè)計能力及分析與解決問題的應(yīng)用能力進行考核。

4.4?在線教學(xué)特色創(chuàng)新工作

4.4.1?采用分層遞進疊加式教學(xué)案例

課程的教學(xué)案例是在HBuilderX平臺下開發(fā)，組織方式采用分層遞進疊加式。每章的案例都是從起始案例開始，逐步增加需求，添加代碼。程序從小變大，由易到難，學(xué)生快速掌握寫WebGL程序的思想路徑。

4.4.2?“案例驅(qū)動+翻轉(zhuǎn)教學(xué)”的教學(xué)模式

在線教學(xué)采用案例激發(fā)學(xué)生的興趣，在后期的學(xué)習(xí)中，特意把沒有完全調(diào)試通過的錄頻上傳到平臺上，在召集學(xué)生整體講解時，請同學(xué)們指出錯誤所在，既檢測了學(xué)生是否看在線編碼視頻，又激起他們的學(xué)習(xí)動力。在后期學(xué)生的綜合成績評定中，會將學(xué)生在線互動的效果納入進來。在線討論如圖5所示。

4.4.3?線上資源支撐

為了滿足學(xué)生隨時隨地、碎片化的學(xué)習(xí)模式，在超星學(xué)習(xí)平臺上構(gòu)建了虛擬現(xiàn)實技術(shù)在線文檔，學(xué)習(xí)課件、微課視頻，便于學(xué)生采用線上線下相結(jié)合的學(xué)習(xí)模式。

5?課程教學(xué)改革設(shè)想

在今后課程教學(xué)過程中，堅持本次在線課程的策略，從豐富教學(xué)案例、編寫在線文檔、在線課程教材，展開在線課程的翻轉(zhuǎn)課堂。

5.1?需要進一步解決的問題

（1）進一步豐富教學(xué)資源：增加案例、編寫教材、增加微視頻等，便于學(xué)生提升應(yīng)用能力。

（2）加強校企合作，吸引企業(yè)優(yōu)勢項目走入課堂。

（3）凝練教學(xué)理念，強化學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識，深化教學(xué)改革，培養(yǎng)學(xué)生分析設(shè)計能力，提高工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)質(zhì)量。

（4）積極推進教學(xué)成果轉(zhuǎn)化。

5.2?改革方向和改進措施

在應(yīng)用型人才培養(yǎng)方向下，根據(jù)數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)特征，逐步完善了課程應(yīng)用性體系，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，但是還需要持續(xù)改進教學(xué)方法，充分利用網(wǎng)絡(luò)信息平臺，豐富教學(xué)手段，完善教學(xué)設(shè)備，改善教學(xué)條件。具體改進措施如下：

（1）校企結(jié)合，在實際崗位中錘煉學(xué)生的綜合技能。

（2）優(yōu)化教學(xué)評價體系。

（3）因材分組教學(xué)，加強師生之間的互動。

結(jié)語

混合式教學(xué)模式是教育現(xiàn)代化和面向未來的重要手段，采用混合式教學(xué)模式，教師通過不斷優(yōu)化和完善教學(xué)資源庫，使教學(xué)設(shè)計更細(xì)化。學(xué)生通過課前線上預(yù)習(xí)、課中鞏固和課后加強的方式，能夠更加深入融入學(xué)習(xí)中，提高自主學(xué)習(xí)能力。混合式教學(xué)模式為高校建立全新的課堂形式提供了更多的可能性，以學(xué)生為主體的學(xué)習(xí)理念也得到了較好的體現(xiàn)，呈現(xiàn)出良好的教學(xué)效果。尤其對于計算機專業(yè)等實踐性較強的課程，這種混合式教學(xué)的效果更加明顯，線上的過程性考核更易于表現(xiàn)，學(xué)生參與度更高。對于教師來講，混合式教學(xué)對我們提出了新的要求：第一，要轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，對教學(xué)的設(shè)計要更精細(xì)；第二，跟上信息化時代的潮流，能熟練運用教學(xué)平臺，做好線上與線下銜接，讓平臺更好地服務(wù)于線下的教學(xué)；第三，多學(xué)習(xí)借鑒成功的混合式教學(xué)案例，將其運用于自身課程的教學(xué)過程中。

參考文獻：

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基金項目：太原工業(yè)學(xué)院教學(xué)改革項目21020516，項目名稱：《虛擬現(xiàn)實與技術(shù)》課程混合式教學(xué)研究；2022年山西省教學(xué)改革項目：J20221105，項目名稱：《虛擬現(xiàn)實應(yīng)用型本科教材建設(shè)》

作者簡介：曹小鳳（1989—?），女，碩士，太原工業(yè)學(xué)院計算機工程系講師，研究方向：數(shù)據(jù)挖掘、機器學(xué)習(xí)；劉晉鋼（1975—?），女，碩士，太原工業(yè)學(xué)院計算機工程系副教授，研究方向：虛擬現(xiàn)實；成璐（1988—?），女，碩士，太原工業(yè)學(xué)院計算機工程系講師，研究方向：自然語言處理、情感分析。